Cuestionario Tema 5

Pregunta 1

Enunciado: Se desea llevar a cabo el crecimiento de proteína unicelular en un biorreactor discontinuo de tanque agitado en condiciones tales que el crecimiento microbiano se encuentra en la fase exponencial. ¿Cuál será la concentración de microorganismos al cabo de 5 h de operación si el biorreactor se inocula con una concentración inicial de microorganismos de 1,5 g/L? Datos: ${\mu }_m=0,45h^{-1}$, $S_0=50g\mathrm{/}L$.
Respuesta correcta: 14,2 g/L.

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Pregunta 2
Enunciado: Determinar el tiempo necesario para que Escherichia coli consuma un 80% de sustrato en un biorreactor discontinuo de tanque agitado, así como la concentración final de microorganismos en el biorreactor. Datos: velocidad específica de crecimiento máxima: 1,33 h${}^{-1}$. Coeficiente de rendimiento $Y_{xs}=0.10g\mathrm{/}g$. $S_0=60g\mathrm{/}L$; $x_0=1,5g\mathrm{/}L$.
Respuesta correcta:

• Tiempo: 1,08 h

• Concentración final de microorganismos: 6,3 g/L

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Pregunta 3
Enunciado: El crecimiento microbiano de Escherichia coli en glucosa sigue el modelo cinético de Monod, con $K_s=4g\mathrm{/}{m}^3$ y ${\mu }_m=1,33h^{-1}$. El valor del coeficiente de rendimiento celular, $Y_{xs}=0.10g\mathrm{/}g$. Si se desea llevar a cabo el proceso en un biorreactor de tanque agitado de 1 m${}^3$ de volumen útil, alimentando en continuo una solución de glucosa de 60 g/L, determinar el flujo volumétrico de alimentación que permite alcanzar la máxima productividad celular. Considerar alimentación estéril.
Respuesta correcta: 1,319 m${}^3$/h; $x=5,95g\mathrm{/}L$.

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Pregunta 4
Enunciado: Se desea obtener biomasa celular en un biorreactor de tanque agitado con alimentación fed-batch. La alimentación consiste en 1 L/h de una corriente con 10 g/L de sustrato. El biorreactor contiene inicialmente 1 L de inóculo, con 0,05 g/L de microorganismos. Si el biorreactor opera en estado cuasiestacionario, determinar la masa de células que se obtendrá al cabo de 40 h de operación. Datos: ${\mu }_m=0,20h^{-1}$; $K_s=1g\mathrm{/}L$; coeficiente de rendimiento $Y_{xs}=0.5g\mathrm{/}g$.
Respuesta correcta: 202,1 g.

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Pregunta 5
Enunciado: Un biorreactor continuo de tanque agitado opera con una velocidad de dilución de 0,32 h${}^{-1}$. Calcular la concentración de sustrato y de biomasa celular que se obtendrá en la corriente de salida. Datos: velocidad específica de crecimiento máxima: 0,45 h${}^{-1}$; $K_s=10,5mg\mathrm{/}L$; coeficiente de rendimiento $Y_{xs}=0.48g\mathrm{/}g$. $S_0=20g\mathrm{/}L$; $x_0=0g\mathrm{/}L$.
Respuesta correcta:

• Concentración de sustrato ($S$): 0,026 g/L

• Concentración de biomasa ($x$): 9,58 g/L

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Pregunta 6
Enunciado: Dos biorreactores continuos de tanque agitado de 100 L y 50 L respectivamente se utilizan en un determinado bioproceso. Si se alimentan 18 L/h de una solución de 5 g/L de sustrato, calcular el consumo de sustrato y la concentración de microorganismos a la salida del segundo biorreactor. Datos: velocidad específica de crecimiento máxima: 0,25 h${}^{-1}$; $K_s=120mg\mathrm{/}L$; coeficiente de rendimiento $Y_{xs}=0.65g\mathrm{/}g$.
Respuesta correcta:

• Consumo de sustrato ($S_2$): 0,011 g/L

• Concentración de microorganismos ($X_2$): 3,24 g/L